Virtual Structural Biology Group » Учебные курсы

h1. Приёмы создания илюстраций в LATEX

> > Файлы и листинги которые я размещаю не идеальны, это рабочие файлы, которые делались часто на скорость.

h2. Приамбула

В большинстве случаев я использую некий шаблон постоянного содержания откуда указывается путь к файлу с содержимым. Если надо задать некоторые функции я их  выношу в отдельный файл, как впрочем настройки стилей, так и пакеты для использования.

* Основной файл: attachment:prez.tex

* Функции: attachment:functions.tex

* Подключаемые пакеты: attachment:packages.tex

* Настроки стилей: attachment:header.sty 

* Пример файла с содержимым: attachment:cont.tex

* Все растровые картинки располагаются в директории *./fig*

* Файлы для графиков располагаются в директории *./plot*

Для сборки всего в один pdf файл используется:

<code>

lualatex --shell-escape prez.tex

</code>

h2. Примеры

h3. Химические формулы (chemfig):

Номера атомов располагались с помощью невидимых  связей

|_.Код      |_. Результат   |

|<pre><code>

\begin{frame}{Основания}

    \setatomsep{1.6em}%

      \footnotesize \begin{tabular}{c c c c}

          \chemfig{*6((-[5,0.5,,,draw=none]\color{blue}2)=N(-[6,0.5,,,draw=none]\color{blue}3)-

             (-[6,0.5,,,draw=none]\color{blue}4)*6(

            -\chembelow{N}{H}(-[6,1.0,,,draw=none]\color{blue}9)-

              (-[7,0.5,,,draw=none]\color{blue}8)=N?(-[1,0.5,,,draw=none]\color{blue}7))

              =?(-[2,0.5,,,draw=none]\color{blue}5)-(-[2,0.5,,,draw=none]\color{blue}6)

              =N(-[3,0.5,,,draw=none]\color{blue}1)-[,,1])} &

            \chemfig{*6((-[:-130]H_2N)=N-*6(-\chembelow{N}{H}-=N?)=?-(=[2]O)-HN-[,,2])}&

            \chemfig{*6(=N-*6(-\chembelow{N}{H}-=N?)=?-(-[2]NH_2)=N-[,,1])}&~\\[1.0cm]-HN-[,,2])}&

            \chemfig{*6(=N-*6(-\chembelow{N}{H}-=N?)=?-(-[2]NH_2)=N-[,,1])}&~\\[1.0cm]

            Пурин&Гуанин&Аденин& \\[.2cm]

             \hline\\[.2cm]

             \chemfig{*6((-[5,0.5,,,draw=none]\color{blue}2)=N(-[6,0.5,,,draw=none]\color{blue}1)

             -(-[7,0.5,,,draw=none]\color{blue}6)

             =(-[1,0.5,,,draw=none]\color{blue}5)-(-[2,0.5,,,draw=none]\color{blue}4)=N(

             -[3,0.6,,,draw=none]\color{blue}3)-)} &

            \chemfig{*6((=[5]O)-\chembelow{N}{H}-=-(-[2]NH_2)=N-)} &

            \chemfig{*6((=[5]O)-\chembelow{N}{H}-=-(=[2]O)-HN-[,,2])} &

            \chemfig{*6((=[5]O)-\chembelow{N}{H}-=(-[1])-(=[2]O)-HN-[,,2])} 

              \\[1.0cm]

            Пиримидин&Цитозин&Урацил&Тимин\\[.2cm]

             \hline

        \end{tabular}

        \end{center}

\end{frame}</code></pre>| !nucl-5.png! |

Стерео связи и подписи:

|_.Код      |_. Результат   |

|<pre><code>

\begin{frame}{Основания и остов}

        \begin{center}

    \begin{tikzpicture}[help lines/.style={thin,draw=black!50}]

        \node (2) at (6,5) {N-гликозидная связь};

        \node (1) at (2,2) {%

    \schemestart[][west]

    \setatomsep{1.7em}\setcrambond{0.2em}{}{}%

     \small\chemfig{-[0]O-[0]-[6]?<[7](-[,,,,line

        width=0.2em]>[1](-[2]OH)-[:160,1.3]O?)-[6]O

        -[6]P(=[:-90]O)(-[4]\chemabove{O}{\hspace{1em}-})

        -[0]O-[0]-[6]?[c2]<[7](-[,,,,line

        width=0.2em]>[1](-[2]OH)-[:160,1.3]O?[c2])-[6]O-[6]

    }

    \arrow{-U>[ 2B ]}[0] 

    \setatomsep{1.7em}\setcrambond{0.2em}{}{}%

      \small\chemfig{-[0]O-[0]-[6]?<[7](-[,,,,line

        width=0.2em]>[1](-[2]B)-[:160,1.3]O?)-[6]O

        -[6]P(=[:-90]O)(-[4]\chemabove{O}{\hspace{1em}-})

        -[0]O-[0]-[6]?[c2]<[7](-[,,,,line

        width=0.2em]>[1](-[2]B)-[:160,1.3]O?[c2])-[6]O-[6]

    }

\schemestop};

\draw [orange,thick](2.south east) -- (2.south);

\draw [->,orange,thick] (2.south east) -- (6,3.8);

\end{tikzpicture}

        \end{center}

\end{frame}

</code></pre>| !nucl-6.png! |

h3. Формулы и объеткы tikz:

|_.Код      |_. Результат   |

|<pre><code>

{Молекулярная динамика}

\begin{center}

    \tiny

$$ U=\sum_{bonds}{ \frac{k_i}{2} ( l_i - l_0)^2} + \sum_{angles}{ \frac{k_i}{2} ( \phi_i - \phi_0)^2} 

+ \sum_{torsions} { \frac{V_n}{2} (1 + cos(n\omega - \gamma))} + $$

$$ + \sum_{i=1}^N \sum_{j=i+1}^N  \left (   4 \epsilon_{ij} \left [ \left ( \frac{\sigma_{ij}}{r_{ij}} 

\right )^{12} - \left ( \frac{\sigma_{ij}}{r_{ij}} \right )^6  \right ] + 

\frac{q_i q_j}{ 4\pi \epsilon_0 r_{ij}} \right ) $$  

\rule[0.5cm]{\linewidth}{1pt}

\begin{tikzpicture}[node distance=1cm, auto]  

\tikzset{%

    mynode/.style={rectangle,draw=brown, top color=blue!10,bottom color=blue!10 },

    myarrow/.style={->, >=latex', shorten >=1pt, thick},

    mylabel/.style={text width=7em, text centered} 

}  

\node (nGray)   [mynode]   at      (0, 2.5) 

{%

    \begin{minipage}{0.4\textwidth}

        \footnotesize Расчёт силы, действующей на атом  

        \begin{center}

        \normalsize

$ F_i= \sum_j F_{ij} $

       \end{center}

    \end{minipage}

};

\node (nRed)    [mynode]    at      (3, 0)

{%

    \begin{minipage}{0.4\textwidth}

       \footnotesize Расчёт новых координат  

        \normalsize

        \begin{center}

            $ \frac{\partial^2r_i}{\partial t^2}=\frac{F_i}{m_i} $ \\

            $ \frac{\partial r_i}{\partial t} =v_i , \frac{\partial

            v_i}{\partial t} = \frac{F_i}{m_i} $

       \end{center}

    \end{minipage}

};

\node[mylabel, below of=nGray] (label1) at (-1,2) {%

    \begin{minipage}{0.1\textwidth}

           \[ \Delta t \]

    \end{minipage}

   };  

\draw [ color   = red,   ultra thick,  -> ](nGray) |- (nRed);

\draw [ color   = brown, ultra thick,  -> ](nRed) |- (nGray);

\end{tikzpicture} 

\end{center}

\end{frame}%

</code></pre>| !prez-11.png! |

h3. Изображение и объеткы tikz:

|_.Код      |_. Результат   |

|<pre><code>

\begin{frame}%

{Система для моделирования}

\begin{tikzpicture}[xscale=1.0,yscale=1.0]

    \node (ri) at (3,2 ) {\includegraphics[width=0.45\textwidth]{ribo.png}};

    \node (cu) at (9,2) {\includegraphics[width=0.45\textwidth]{ribocube.png}};

    \draw[thick,opacity=0.7] (2,1) rectangle (4,3);

    \draw[thick] (cu.south west) rectangle (cu.north east);

    \draw[dashed] (4,3) -- (cu.north west);

    \draw[dashed] (4,1) -- (cu.south west);

      \begin{scope}[fill opacity=.5,transparency group]

    \node[thick,draw=black, fill=orange,opacity=0.5,circle,minimum size=1cm, radius=1.5] 

    at (cu.center) {~} ;

    \end{scope} 

     \node at (cu.center){Lig};

  \end{tikzpicture}

\end{frame}%

</code></pre>| !prez-12.png! |

h3. График функции и не только:

|_.Код      |_. Результат   |

|<pre><code>

\begin{frame}%

{Конформационное равновесие}

  \begin{center}

    \schemestart 

    \setnodestyle{draw,rectangle,fill=red,minimum size=20pt}

    \chemfig{P_2} 

    \arrow{<->>}

    \setnodestyle{draw,circle,fill=yellow,minimum size=20pt}

    \chemfig{P_1}

    \schemestop

    \hspace{3cm}~\par

    \vspace{.75cm}

\begin{tikzpicture}[xscale=1.0,yscale=1.0]

    %% Pot energy plot

  \begin{axis}[height=7cm,width=15cm,

    xmin=-300,xmax=400,ymin=-.2, hide x axis, hide y axis,

    xlabel=$$, ylabel=$$]

   \addplot+[raw gnuplot, draw=blue, mark=none, smooth,thick] gnuplot[id=m]{%

         set xrange [-180:180]; plot 1-0.25*(1+cos(3*pi*x/180))- 0.25*(1+cos(2*pi*x/180)) };

  \draw[dashed,thick,red,->] (axis cs:-150,.7) parabola bend (axis cs:-70,0.95)(axis cs:0,.7);

  \addplot[->,thick] coordinates {(-180,0.33) (-150,0.33)};

  \addplot[->,thick] coordinates {(-180,0.90) (-80,.90)};

  \addplot[thick] coordinates {(-180,0.90) (-180,.70)};

  \addplot[thick] coordinates {(-180,0.33) (-180,.52)};

  \addplot[->,thick] coordinates {(90,0.33) (-120,0.33)};

  \addplot[->,thick] coordinates {(90,0.00) (5,.00)};

  \addplot[thick] coordinates {(90,0.33) (90,0.22)};

  \addplot[thick] coordinates {(90,0) (90,.05)};

  \node at (axis cs:-180,0.6) {$\Delta E_a$};

  \node at (axis cs:90,0.16) {$\Delta G$};

  \node at (axis cs:-140,0.25) {$P_2$};

  \node at (axis cs:0,-0.1) {$P_1$};

  \node at (axis cs:200,0.1){%

  \Large{$\frac{[P_1]}{[P_2]}\sim e^{-\frac{\Delta G}{RT}}

      $}

   } ;

  \node at (axis cs:200,-0.1){%

  $\frac{1}{100}\sim $ \textit{5 кКал}} ;

  \node at  (axis cs:-180,0){%

  \Large{$ k_v \sim e^{-\frac{\Delta E_a}{RT}}$}

  };

\end{axis}

\end{tikzpicture}

  \end{center}

\end{frame}%

</code></pre>| !prez-2.png! |

h3. Пример таблицы с указанием выравнивания текста:

|_.Код      |_. Результат   |

|<pre><code>

\newcolumntype{P}[1]{>{\raggedright\arraybackslash}p{#1}}

\newcolumntype{Z}[1]{>{\raggedleft\arraybackslash}p{#1}}

\newcolumntype{Y}[1]{>{\centering\arraybackslash}p{#1}}

\newcolumntype{M}{>{$\vcenter\bgroup\hbox\bgroup}c<{\egroup\egroup$}}

\begin{frame}%

\tiny\begin{tabularx}{\textwidth}{P{3cm} P{3cm} P{4.0cm} }

\hline

Система&Исследуемый фактор&Результат\\

\hline

Четырёх тяжевой  квадруплекс состоящий из  двух G-квартетов с катионом калия в

центре. & 

Влияние петель на стабильность G-стебля & G-стебль был стабилен в течении всех

700 наносекунд наблюдения \\

\hdashline

Четырёх тяжевой  квадруплекс состоящий из  двух G-квартетов без катиона в

центре\textsuperscript{*}  & Роль катиона в стабилизации G-стебля. &

G-стебель потерял структуру в начале наблюдения \\

\hdashline

ЯМР модель с заменой катиона калия на катион натрия.& Влияние параметров

описания катиона на поведение стабильной структуры 15-ТВА и её геометрию &

Не замечено значительной разницы в поведении структуры в комплексе с разными

катионами.\\

\hdashline

ЯМР модель без катиона внутри квадруплекса & Влияние стабилизирующего иона на

структурную стабильность 15-ТВА. & Несмотря на высокую амплитуду флуктуаций,

модель сохранила квадруплексную структуру. На 72 нс. катион натрия из раствора

проник в центр квадруплекса через ТТ петли  и стабилизировал молекулу до конца наблюдения.\\

\hdashline

ЯМР модель где основание Т9 ориентировано в раствор и не образует стэкинга с

верхним квартетом (TG(-T) ЯМР) & Способна ли ЯМР модель сохранить структуру если

только G8 из  TGT петли образует стэкинг с G-квадруплексом?& Аптамер потерял

структуру квадруплекса, все квартеты потеряли геометрию, не смотря на наличие

пары Т4-Т13 в стартовой структуре \\

\hdashline

РСА модель, где основание Т9 образует стэкинг с G-квартетом (ТG(+T) РСА)& Может

ли стекинг взаимодействие одного основания сделать РСА модель стабильной? &

Модель проявила гораздо лучшую стабильность и сохраняла квадруплексную структуру

в течении 790 нс., в этот момент основания Т4 и Т13 образовали стекинг

взаимодействие, которое привело к нарушению планарности нижнего квартета и

квдруплексная геометрия была потеряна\\

\hline

\end{tabularx}

\end{frame}%

</code></pre>| !table.png! |

h3. Пример c визуализацией данных и картинкой на графике:

|_.Код      |_. Результат   |

|<pre><code>

\begin{frame}%

{Структуры ЯМР и РСА }

\begin{tikzpicture}

    \begin{axis}[

       xmin=0,ymin=0,     

       xlabel={время (нс)},

       ylabel={ СКО РСА (нм)},

       width=0.45\textwidth, height=8cm,

tick label style={font=\footnotesize},label style={font=\small}]

\addplot +[ color=black, mark=none] table [x expr=\thisrow{time}/1000,

y=rmsd]  {plots/pic5_data.dat};

\addplot graphics [xmin=100,xmax=900,ymin=0.05,ymax=0.2]{plots/pic5_bitmap.png};

%\node (1) at (axis cs:500, 0.6) {\includegraphics[width=0.6\pgfplotswidth]{plots/pic_5b_bitmap.png}};

    \end{axis}

\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}

    \begin{axis}[

       xmin=0,ymin=0, ymax=0.9 , 

       xlabel={время (нс)},

       yticklabel pos=right,

       ylabel={ СКО ЯМР (нм)},

       width=0.45\textwidth, height=8cm,

tick label style={font=\footnotesize},label style={font=\small}]

\addplot+[no markers, raw gnuplot,color=orange]  gnuplot {%

set samples 1000;

plot "plots/nmrfftestrms.xvg" using ($1/1000):($2) smooth csplines with lines};

\addplot graphics [xmin=100,xmax=900,ymin=0.6,ymax=0.75]{pic_5b_bitmap.png};

%    \node (1) at (axis cs:500, 0.2) {\includegraphics[width=0.6\pgfplotswidth]{plots/pic5_bitmap.png}};

    \end{axis}

\end{tikzpicture}

\end{frame}%

</code></pre>| !prez-26.png! |